6G移动通信中的未来应用与服务类型探讨

夏鹏锐

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

一直以来，无线通信的发展是由更高的速率需求驱动的。随着万物互联网（Internet of Everything，IoE）的出现，为连接海量的机器与人，以速率为中心的增强型移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）服务正在逐步转向高可靠低延迟通信（Ultra Reliable &Low Latency Communication，URLLC）。5G通信被看成IoE的使能技术，一些基础的IoE与URLLC服务也正在用于工厂自动化。同时，新的IoE服务正在不断出现与发展，如扩展现实（ Extended Reality，XR）服务，其中包含增强现实（Augmented Reality，AR）、混合现实（Mixed Reality，MR）以及虚拟现实（Virtual Reality，VR）。其他的IoE服务包括触觉通信、飞行载具、脑机接口以及全连接的自动系统等。

1 驱动6G的应用

为支持以上的IoE服务，无线通信系统必须同时在上行与下行链路为众多的异构器件提供高可靠性、低延迟以及高数据速率。下一代基于VR和AR的应用，如全息传送将需要微秒级的延迟与Tb/s级的数据速率，而这超出了当前的5G系统性能指标[1-3]。5G和6G通信系统在一些重要性能参数上的比较如表1所示。

表1 5G与6G参数比较

每一代蜂窝移动通信技术的进步都是由创新性的应用驱动的。下面将介绍多感知XR应用、全连接的机器人与自动系统以及无线脑机交互3种新型应用。

1.1 多感知XR应用

XR将产生一系列面向6G的杀手级应用。XR应用需要非常低的延迟，而5G系统仍不能捕获所有的感知输入，无法提供全方位沉浸式的体验。真正的沉浸式AR、MR以及VR体验需要工程上（无线通信、计算以及存储等）和源于人类感官、认知以及心理的感知要求。最低与最高感知要求与限制必须被考虑到工程研究过程（计算和处理等）中。因此，对人体体验质量（QoPE）的度量将会非常重要。影响QoPE的因素包括大脑认知、人体生理学以及姿态等。在这方面的研究工作已有一些进展，如在URLLC的范围内，人脑能够区分不同的延迟[4]。视觉与触觉是最大化资源利用的关键，XR业务要求的是传统URLLC、eMBB以及相关人体感知因素的混合。

1.2 全连接的机器人与自动系统（CRAS）

CRAS的即时部署是6G系统的一项主要推动力量，包括无人机运货系统、自动驾驶汽车、自动无人机蜂群以及自动机器人等。对于蜂窝移动通信系统来说，引入CRAS不仅仅是一项“短包上行IoE业务”，同时CRAS会提出控制系统驱动延迟方面和eMBB高清地图传输方面的要求。对于CRAS来说，QoPE概念再一次适用，只不过此时所处的物理环境是可能涉及AI增强的控制系统。

1.3 无线脑机交互（BCI）

最近出现的无线脑机接口与移植将会为此领域带来革命性的变化，需要引入6G连接性的新用户场景。使用BCI技术取代智能手机，人们将会通过分离器件，如可穿戴的、可植入的以及嵌入到周边环境中的器件与环境和其他人进行互动。这使得个人能够通过手势来控制周围环境，通过视觉、听觉以及触觉等信息来与他人通信。此类的情绪与触觉通信，伴随相关的情感计算。其中情感驱动的器件具有基于用户情绪的匹配功能，将会构成6G移动通信中的主要用例。此外，BCI服务将需要完全不同的性能度量。与XR类似，BCI服务需要高速率、低延迟以及高可靠性。然而，无线BCI在人体感知上将会更敏感，这需要QoPE来保证。

2 新的6G服务类型

毫无疑问，以上所述的6G通信系统中可能会出现的新应用将会驱使产生新的服务类型。主要包括移动宽带高可靠低延迟通信（MBRLLC）、大规模URLLC（mURLLC）以及以人为中心的通信服务。

2.1 移动宽带高可靠低延迟通信（MBRLLC）

为支持像XR、无线BCI以及CRAS之类的应用，5G中eMBB与URLLC间的区分将越来越不明显。由于这些应用不仅需要高可靠性和低延迟，同时还需要5G eMBB级别的数据速率，因此可以展望的是在6G中将出现融合了eMBB与URLLC各自特点的新业务类型，即移动宽带可靠低延迟通信（Mobile Broadband Reliable Low Latency Commucation，MBRLLC）。MBRLLC使得6G通信系统能够在速率、可靠性以及延迟空间内取得所需的理想性能。其中，能量有效性是一个关键点，不仅在于其对可靠性和速率的影响，更在于6G设备的资源受限特性。

2.2 大规模URLLC（mURLLC）

5G URLLC给IoE应用（如智能工厂）提供了满足可靠性和延迟要求的上行链路。然而，6G需要扩张5G传统URLLC的器件规模，这会带来新的大规模URLLC服务，一种融合了URLLC和mMTC特性的新技术，即mURLLC。与基于平均值指标（如平均吞吐量和时延）的网络设计不同，mURLLC需要考虑可靠性、延迟以及可扩展性上的均衡[5]。

2.3 以人为中心的通信服务

5G提供了一系列诸如基本的AR和VR服务、高清视频流以及网络电视等服务。与5G不同，以人为中心的通信服务需要一种新的度量标准。这种度量标准着重于人的生理体验。因而以人为中心的通信服务考虑的将不仅仅是传统的服务质量（Quality of Service，QoS），而会是QoS与体验质量（Quality of Experience，QoE）的结合。

3 结 论

5G移动通信系统能够提供一些简单万物互联网服务，但随着新应用的不断出现，现有的5G移动通信系统将逐渐不能胜任。本文探讨了6G移动通信中可能会支持的未来应用，如多感知XR应用、全连接的机器人与自动系统以及无线脑机交互，还介绍了支持相关应用的服务类型，以期可以为6G的发展提供参考。